万有引力定律+高一下学期物理人教版(2019）必修第二册.pptx

知识回顾开普勒并不知道，他所发现的三个定律蕴涵着极其重大的“天机”，那就是万有引力的规律。轨道定律面积定律周期定律

新课导入各行星都围绕着太阳运行，说明太阳与行星之间的引力是使行星如此运动的主要原因。引力的大小和方向能确定吗?

01伽利略伽利略合并趋势一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。

02开普勒类磁力行星的运动是受到了来自太阳的类似于磁力的作用，与距离成反比。开普勒

03笛卡尔在行星的周围有旋转的物质(以太)作用在行星上，使得行星绕太阳运动笛卡尔(以太）作用

04胡克、哈雷行星受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。胡克F哈雷

05牛顿牛顿在前人对惯性研究的基础上(牛顿第一定律)，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”，他的回答是：以任何方式改变速度，都需要力。行星做匀速圆周运动需要指向圆心的力，这个力应该就是太阳对它的引力。牛顿如何确定引力的大小和方向？

aFFr从最简单的情形出发，行星绕太阳近似看作作匀速圆周运动简化运动此时行星所受向心力大小和方向分别如何？

r01行星所受向心力的方向将行星绕太阳的运动简化成匀速圆周运动，行星做匀速圆周运动时，受到一个指向圆心（太阳）的引力，正是这个力提供了匀速圆周运动所需的向心力，由此可推知太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。

02行星所受向心力的大小太阳对行星的引力提供作为向心力，那这个力大小有什么样定量关系？太阳行星rvF向心力设太阳质量为M，行星质量为m，轨道半径为r，行星做匀速圆周运动的线速度为v，周期为T。

02行星所受向心力的大小太阳行星rvF向心力思考：各个物理量如何得到？向心力线速度天文观测难以直接得到行星的速度v，但可以观测得到行星的公转周期T开普勒第三定律消去v消去T

02行星所受向心力的大小太阳行星rvF向心力4π2k为常量环绕天体质量轨道半径即太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与r2成反比既然太阳对行星有引力，那么行星对太阳也有引力？它有怎么样定量的关系？

02行星所受向心力的大小太阳行星rFF`牛顿第三定律F和F′是一对作用力和反作用力，那么可以得出F大小跟太阳质量M、行星质量m的关系式有什么关系？类比G为比例系数，与太阳、行星无关。

推导小结（1）公式表明，太阳与行星间的引力大小，与太阳的质量、行星的质量乘积成正比，与两者距离的二次方成反比。（2）式中G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。（3）太阳与行星间引力的方向沿着两者的连线方向。我们沿着牛顿的足迹，一直是在已有的观测结果（开普勒行星运动定律）和理论引导（牛顿运动定律）下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。想一想：怎样证明结论不但适用于行星与太阳之间的作用力，而且对其他天体之间的作用力也适用？

牛顿的思考牛顿与苹果真正推动万有引力定律产生的，是开普勒三定律地球对月球的引力，与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力吗？地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力若为同一种力，其大小的表达式应满足：

01理论分析RrF1.假定猜想成立，理论推导地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力若为同一种力会出现何种结论2.实际测量、计算。实际测量数据对结论进行验证理论分析与测算结果一致则假设成立；不一致则假设就不成立

思想实验01理论分析RrF月球和苹果运动形式不一样，该如何比较？用很大的力扔出苹果，苹果会几乎平行地面运动，即绕地球做圆周运动

思想实验01理论分析RrF月球和苹果运动形式不一样，该如何比较？力与自身质量有关，为排除自身质量影响改写为：比较加速度大小即可

01理论分析月球绕地球做匀速圆周运动苹果在地球上做自由落体运动RrF又由r=60R，得

02验证猜想在牛顿的时代，已能比较精确测定：月球与地球的距离r=3.8×108m≈60R 月球公转周期T=27.3天≈2.36×106s地球的自由落体加速度g=9.8m/s2求月球公转的向心加速度Rr即月球公转轨道半径r=3.8×108m

03结论两者十分接近，为牛顿的假想提供了有力的事实根据。月——地检验表明：地面物体所受地球的引力，与月球所受地球的引力，是同一种性质的力。“人间”的力“天上”的力是同种性质

牛顿的思考地面上的物体之间是否存在引力作用？宇宙中一切物体之间会不会都存在这样的力呢？牛顿认为这种引力不仅存在于天体之间，还存在于所有物体之间，从而阐述了普遍意义下的万有引力定律。

01万有引力定律1.内容:自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次